מבוא: תפקידה של RFID בחקלאות המודרנית

אוכלוסיית העולם צפויה להגיע לכמעט 10 מיליארד עד שנת 2050, בדרישה עלייה של 70% בייצור המזון.כדי לעמוד באתגרים האלה, החקלאות עוברת טרנספורמציה דיגיטלית – הנקראת לעתים קרובות חקלאות חכמה או חקלאות מדויקת – שמממנת טכנולוגיות כמו האינטרנט של הדברים (IoT), בינה מלאכותית ורשתות החיישן.בין אלה, רדיו Frequency Identification (RFID) צמח ככלי בסיסי עבור ניטור אמיתי ובקרת מעקב, בניגוד לכל התקני בקרה אוטומטיים של חומרים, או פיקוח, שיפור מידע על פני השטח.

מערכות RFID כבר כבר עשרות שנים בחקלאות, אבל ההתקדמות האחרונה בת קיימא תג, טווח קורא וניתוח נתונים הרחיבו את הפוטנציאל שלהם היום, RFID הוא לא רק כלי לזיהוי בעלי חיים או מעקב; זה אבן הפינה של מערכות אקולוגיות חקלאיות חכמות משולבות לחלוטין. מאמר זה חוקר את הטכנולוגיה שמאחורי RFID, היישומים שלה בתחום החי והציוד, את היתרונות שהיא מספקת, ואת האתגרים כי חקלאים וחקלאות ואקטריאקטריים צריכים לנווט כאשר היא צריכה לנווט.

טכנולוגיית RFID

כיצד פועל RFID

מערכת RFID מורכבת משלושה מרכיבים עיקריים: תג (או transponder) המצורף לאובייקט כדי לזהות, קורא (או חוקר) פולט גלי רדיו ומקבל אותות מהתג, ומערכת מחשב מארחת שממעבדת את הנתונים.כאשר תג נכנס לשדה האלקטרומגנטי של הקורא, הוא משדר את המידע המאוחסן שלו - באופן ייחודי ואופציונלי נוסף חיישן נתונים - החל מכמה מטרים, יכול לקרות.

בניגוד לשיטות זיהוי אופטיות (למשל, ברקודים), ה-RFD אינו דורש קו-of-of-sight בין הקורא לתייג.תכונה זו חשובה במיוחד בסביבות חקלאיות שבהן ניתן לכסות תגים בתוך לכלוך, להציב בתוך אוזניים חיות, או המחוברת למכונות הנעות.בנוסף, קוראי ה-RF המודרניים יכולים לחקור מאות תגים לשנייה, המאפשרים מעקב בזמן אמתי של נכסים רבים בו-זמנית.

סוגי ה-RFI: Passive, Active, ו- Semi-Passive

תגי RFID מסווגים בדרך כלל על ידי מקור הכוח שלהם.FLT:0Passive RFID תגים 1FIRLT 1FIRLT אין סוללה פנימית; הם קצירים אנרגיה מהאות הרדיו של הקורא כדי לכפות את המעגל שלהם ולהעביר תגובה. תגים אלה הם בעלות נמוכה, קומפקטית, ויש להם תוחלת חיים לא יעילה - מה שהופך אותם אידיאליים לתייגים (למשל, תגים) וערכים נמוכים (אך דורשים 10 מטרים).

(FLT:0) תגי RFID קולקטיבייםFLT:1 מכילים סוללה ויכולים לשדר אותות באופן עצמאי.הם מציעים טווחי קריאה ארוכים יותר - עד 100 מטרים או יותר - ויכולים לאחסן כמויות גדולות יותר של נתונים, כולל קוראי חיישן כגון טמפרטורה, לחות, או תנועה. תגים פעילים משמשים לנכסים בעלי ערך גבוה כמו טרקטורים, קצירים ומערכות השקיה, שבו ניטור רציף וטווח ארוך יותר של $ 10 -50 דולר).

(FLT:0) תגים פסיביים של LT:1) משתמשים סוללה עבור חיישנים על הסיפון אבל להסתמך על אות הקורא לתקשורת.הם מאזן עלות ותפקוד, לעתים קרובות בשימוש ניטור שרשרת קר עבור סחורות בלתי ניתנות לגוועות או למעקב אחר בעלי חיים עם חיישני בריאות.

תדירות ה-RFID בחקלאות

הביצועים של מערכת RFID תלוי במידה רבה על תדירות התפעול.התדרים הנפוצים ביותר בשימוש בחקלאות חכמה הם תדירות נמוכה (LF, 125-134 kHz), תדירות גבוהה (HF, 13.56 MHz), ו Ultra-High Frequency (UHF, 860–960 MHz).

  • (FLT:0)Low Frequency (LF): ההרחבה 1 (בקיצור: ⁇ ) בשימוש לזיהוי בעלי חיים מכיוון ש-LF אותות יכולים לחדור מים, בוץ ורקמות אורגניות.הארגון הבינלאומי לבריאות בעלי חיים (OIE) מזהה LF RFID (134.2 k) כסטנדרט עבור מעקבי בעלי חיים.
  • (FLT:0) תדירות גבוהה (HF): FLT:1 מציע טווח קריאה מתון (עד 1 מטר) ועברת נתונים מהירה יותר מאשר LF. HF RFID הוא נפוץ מעקב שרשרת האספקה של תוצרת, תרופות, ו cratesable.
  • (FLT:0)Ultra-High Frequency (UHF): FLT) מספק טווח קריאה ארוך (עד 10-15 מטר עם תגים פסיביים) וקריאה מרובה-tag במהירות גבוהה. UHF מאומצת יותר ויותר לניהול מלאי של ציוד, דגנים בינארי, עם זאת, אותות UHF רגישים יותר להתערבות מים וממתכת, אשר יכול להיות בעייתי סביב מכונות מתכת.

ניטור Livestock עם RFID

ניהול Livestock התבסס באופן מסורתי על התבוננות חזותית וקליט ידני של ה- RFID משנה תהליך זה על ידי מתן ניטור רציף, אוטומטי ובאופן אישי ברמה האישית.כל חיה נושאת תג RFID - באופן חד פעמי תג אוזן מטושטש או רום בולוס - המספק מזהה חיים ייחודי. כאשר יחד עם קוראים קבועים או ידניים להציב בנקודות אסטרטגיות (מים, תחנות אכילה, , קשקשים, קשקשים, , קשקשים של חלב עם מערכת מינימלית).

זיהוי בעלי חיים בודדים והשלכות

מערכות זיהוי בעלי חיים והתאמה (ID/IT) הן דרישות במדינות רבות לשליטה במחלות, בטיחות מזון, והסמכת יצוא.זיהוי אלקטרוני מבוסס RFID (EID) הוא הרבה יותר אמין מאשר תגי אוזניים חזותיים, אשר יכולים לדעוך, לפרוץ, או להיות לא לקרוא. לדוגמה, האיחוד האירופי מחייב את EID עבור כבשים ועזים (התגות של COP 21/2004), ומחלקת החקלאות של ארה"ב של מקרי מוות) מאפשרת ירידה מהירה של מחלות מין (T) ל-RF) ל-RF) תמיכה במקרי חירום, תמיכה במקרי חירום ו-RFICODECDC.

בפועל, קוראים המותקנים במשקל ערימות באופן אוטומטי להזין את זהות בעלי חיים ומשקל בכל פעם שעוברים, ומאפשרים לחקלאים לעקוב אחר שיעורי הצמיחה וציון מצב הגוף באופן דומה, שערי RFID יכולים לבודד בעלי חיים על ידי משקל או מעמד טיפול ללא טיפול אנושי, צמצום מתח ועלויות עבודה.

בריאות וטיפוח התנהגות

גילוי מוקדם של מחלה הוא קריטי להפחית תמותה ושימוש אנטיביוטיקה.גי RFID ניתן לצמד עם חיישנים נוספים - כגון pedometers, rumination צגים, או גליקוגות טמפרטורה הגוף - כדי לספק מעקב מתמשך בריאות. לדוגמה, ירידה בצריכת להאכיל מזוהה באמצעות הזנה אוטומטית troughs בשילוב עם פעילות מופחתת ממטר יכול להיות ימי חיה חולים לפני הופעת מערכת קלינית יכול להזהיר את החוואי, אז למנוע את המחלה התפצלה.

שינויים התנהגותיים מצביעים גם על estrus (התחממות) בבקר ויונקים אחרים.מערכות שניתן לבצע מעקב אחר אירועים עלים, דפוסי תנועה, מרווחי האכלה מסייעים לחקלאים לייעל חלונות, להגדיל את שיעור התפיסה וצמצום מרווחי הפחתת הדחיסה. רמה זו של דיוק הוכח כדי לשפר את יעילות הרבייה על ידי 10-20% בפעילות החלב.

להאכיל ולרענן ניהול

תוכניות הזנה עדיפות להתאים את הסדקים המבוססים על הגיל, משקל, רמת ייצור החלב, מצב הבריאות. RFID להאכיל אסטרטגיות מותאמות אישית אלה על ידי זיהוי החיה ב unk ו תקשורת עם מזין אוטומטי כדי לנתק את ההסרה הנכונה.זה נמנע overfeeding (הזנה מוצתה) או תחת הנקה (ייצור אבוד), שיפור יחסי ההזנה ורווחיות.

לניהול רבייה, RFID משלב עם תוכנת ניהול העדר כדי לשמור רשומות מפורטות של גנטיקה, תאריכי הסתרה מלאכותיים, בדיקות הריון והיסטוריה calving.המערכת יכולה ליצור התראות עבור חיסונים עתידיים, סריקות הריון, או תקופות של הפסקת יבש, להבטיח כי שום אירוע קריטי לא מפספס.

RFID עבור ציוד וניהול נכסים

ציוד חקלאי - מ טרקטורים ומשלב לרסס, גנרטורים ומשאבות השקיה - מייצג השקעה משמעותית בון.לא מתוכנן בירידה, גניבה, ודיסוציאציה של מלאי יכולים לשלש את שולי הזעם.RF. RFID מציע פתרון חזק למעקב וניהול נכסים אלה על פני אזורים גדולים, לעתים קרובות מפוזרים, תפעוליים.

ממציא אוטומטי ו- Usage Tracking

על ידי הצמדת תגי RFID עמידים, עמידים למזג אוויר לכל חלק של ציוד, החקלאים יכולים לבצע בדיקות מלאי בזמן אמת באמצעות קוראים מוחזקים יד או פורטלים קבועים בחצרות ציוד.זה מבטל את הצורך ב יומני ידני ומפחית את הסיכון של כלים או קבצים מצורפים.מערכות מתקדמות יותר משלבות RFID עם טלמטיות ועל לוחות אבחון, באופן אוטומטי, אשר משמש, במשך כמה זמן, מה בתנאים הפעלה, למנוע החלפת ציוד הפעלה אוטומטית, או מערכת תחזוקה.

מניעת גניבה ושיקום

גניבה חקלאית, במיוחד של מכונות בעלות ערך גבוה, היא בעיה מתמשכת. RFID יכול לשמש כהרתעה: תגים גלויים מצביעים על כך שהציוד הוא במעקב, ותגים נסתרים מאפשרים אימות במהלך ההתאוששות של המשטרה.כאשר בשילוב עם GPS פעיל או מעקב סלולרי, RFID מזהיר את מנהל החווה אם הציוד מועבר מחוץ לגבולות גאופינט ללא אישור.

לוגיסטיקה ותחזוקה אופטימיזציה

במהלך עונות השיא - השתלת וציר - יעילות בציוד לוגיסטיקה יכולה לעכב פעולות קריטיות. RFID עוזר למנהלים לאתר את המכונה הקרובה ביותר זמין, לאמת את מצב המוכנות שלה (למשל, "דלק ומסור"), ולשלוח אותו לשדה הנכון.זה מקטין נסיעות מתות ופסולת דלק.יתר על כן, מעקבים הניתנים ל-RFed RFID מבטיח כי הטמעת (plows, plant, צמח, ראש) הם מנפחים כראוי עם שדות עבודה לא ניתן לייעלים.

יתרונות מרכזיים של RFID בחוות חכמות

אימוץ טכנולוגיית ה-RFID מניבה יתרונות עצומים על פני שרשרת הערך החקלאית.היתרונות המשמעותיים ביותר כוללים:

  • (FLT:0) שיפור דיוק הנתונים ויושרה: ההרחבה 1 (DIRLT:1) לכידת נתונים אוטומטיים מבטלת שגיאות תזמון ולהבטיח כי רשומות הן עד כה.זה קריטי לציות לסטנדרטים בטיחות המזון ותוכניות הסמכה כגון GlobalG.A.P. או תוויות אורגניות.
  • עלויות העבודה: FLT:1Build Monitoring בעלי חיים בנפרד או סריקה ציוד באופן ידני הוא כוח עבודה- inensive. RFID אוטומטי שותפים משימות אלה, שחרור עובדים עבור פעילויות בעלות ערך גבוה יותר כגון ניתוח נתונים, תכנון בריאות העדר, או שירות לקוחות.
  • (FLT:0) רווחת בעלי חיים: FLT:1 מעקב בריאות מתמשך מאפשר התערבות מוקדמת בבעלי חיים חולים או פצועים, צמצום הסבל והתמותה. RFID תומך גם מסגרת "חמשת החופשות" על ידי כך שמאפשר לחקלאים לענות על הצרכים התזונתיים, הסביבתיים וההתנהגותיים של כל בעל חיים.
  • (FLT:0) פרודוקטיביות ורווחיות גבוהה יותר:FLT:1u Optimized האכלה, גידול מדויק ותחזוקה בזמן כל לתרום להניבות מוגברת - בין אם נמדד בחלב לפרה, עלייה במשקל ליום, או מכונה זמן עד לעונה. מחקרים הראו כי הזנת דיוק מבוססת RFID יכול להפחית עלויות על ידי 5 עד 10% תוך הגדלת ייצור של 3 עד 15%.
  • (FLT:0) שיפור העקביות ובטיחות המזון: אנדרל 1 במקרה של התפרצות זיהום מזון, מערכות RFID מאפשרות למותגים לעקוב אחר מוצר מהחוות לשקע בתוך דקות - ולא ימים או שבועות - מתן זיכרון בהיקף והגנה על אמון הצרכנים.
  • (FLT:0) עדיף אבטחה ומניעת אובדן: FLT:1, השילוב של מעקב אחר מלאי RFID וגיאוף מפחית גניבת ציוד, אשר עולה חוות ארה"ב מוערך מיליארד דולר בשנה על פי המרכז הלאומי לרפואת החווה.

אתגרים ושיקולים

למרות היתרונות הרבים שלה, אימוץ RFID בחקלאות אינו ללא מכשולים. החקלאים ספקי התעשייה חייבים להעריך בקפידה את הגורמים הבאים.

(FLT:0)Cost וחזור על ההשקעה (ROI)IRLT:1 בעוד תגים מולטימדיה RFID זולים (0.10-0.5 $ כל אחד), הקוראים הדרושים, אנטנה, קלינג ותוכנה יכולים לייצג השקעה משמעותית עלייה חדה - באופן חד-משמעי $5,000-50,000 $ למתקנים, בהתאם להיקף של חוות קטנות, ייתכן כי ROI לא יממש את התוכנית ממוקדת על איכות גבוהה או ציוד סביבתי (למשל, עלויות קריטיות).

(FLT:0) גורמים ועמידות תגים (Ralph) 1 Livestock תגים חייבים לעמוד בפני עפר, לחות, חשיפה לשמש, והשפעה פיזית. תגי אוזניים יכולים להיות קרועים על ידי גדרות או בעלי חיים אחרים, ו- rumen בולוסים עשוי להיות regurgitated או לגרום לבעיות בריאותיות קלות אם לא בגודל הנכון.

(FLT:0 interference and Readאמינות.FLT:1 אותות UHF מושפעים מתוכן מים ברקמות בעלי חיים ומשטחים מתכת, המוביל לפספס קורא במצבים מסוימים. in בעלי חיים, שערי מתכת, מזין, ודבורים מבניים יכולים לשקף או לספוג אותות.מיקום אנטנה זהיר, בחירת תדירות, ובדיקות חוזרות נדרשות כדי להשיג דיוק קורא יותר, נוכחות של מספר רב של תגים במקרי קרבה (למשל, שימוש באלגוריתמים) באלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים (למשל, אלגוריתמים של אלגוריתמים, אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים מודרניים.

(FLT:0) ניהול נתונים ואינטגרציה.FLT:1 RFID מייצרת כמויות גדולות של נתונים אירועים - מאות אלפי קורא ביום בחווה בגודל בינוני.ללא פלטפורמה ניהול נתונים חזקה, תובנות יקרות נשאר קבור.חקלאים צריכים תוכנה המשלבת נתונים של RFID עם מערכות ניהול חקלאיות אחרות (במקום מסדי נתונים, חיישנים קרקעיים, רשומות פיננסיות) ומספקת לוחות נתונים מעשיים רבים, ללא יכולת ניהול חיזוי טכנית, כדי לשמור על מנגנונים קטנים יותר, כדי לשמור על למערכות ניהול.

(FLT:0)פרטיות ובעלות נתונים.FLT:1, כמו מערכות RFID להיות מחובר יותר (למשל, פלטפורמות המבוססות על ענן), חששות מתעוררים על מי הבעלים של הנתונים - האיכר, ספק הטכנולוגיה, או צד שלישי? אם מזהה תג של RFID קשור למיקום החווה ונתונים תפעוליים, זה יכול להיות חשופים באמצעות רשתות מאובטחות או מפרשים נתונים.

תחזית לעתיד ומסקנות

המסלול של RFID בתעשיות חכמות מצביע על שילוב עמוק יותר עם טכנולוגיות משלימים.אולי ההתפתחות המבטיחה ביותר היא ההיתוך של RFID עם מחשוב IoT וחוד קצה, במקום פשוט לזהות חיה או נכס, תגי RFID הדור הבא ימשיכו על חיישנים לוחצים המדידה טמפרטורה, pH (עבור בריאות rumen), מיקום (באמצעות אות HF), ואפילו סממנים ביולוגיים למחלות.

Blockchain הוא תחום אחר של סינרגיה.על ידי הקלטת כל קורא של RFID - כל תנועה, חיסון או תחזוקה פעולה - על ידי מוביל בלתי-מחוק, חקלאים יכולים לספק הוכחה בלתי מוגבלת של הוכחת ושיטות לצרכנים, קמעונאים, ורגולטורים.זה יכול לשלוט על מחירים פרמיות עבור אורגני, דשא, או להפקת מוצרים רבים פיילוט באירופה ואוסטרליה כבר משלבים עם RFID עבור אספקת בשר בקר blockchain.

לבסוף, העלות של תשתיות RFID ממשיכה ליפול.הפריסה הנרחבת של RFID בלוגיסטיקה וקמעונאית (למשל, על ידי וולמארט ואמזון) הובילה את מחירי תגים ואמינות משופרת, והטבות אלה מתעתקים בחקלאות.כפי שמרחיבים את התגים חכמים הופכים להיות יותר זולים, אפילו בחוות המוגבלות משאבים ימצאו כלי בר קיימא לשיפור הפרודוקטיביות והקיימות.

לסיכום, RFID הוא הרבה יותר מאשר תג אוזניים אלקטרוני או תחליף ברקוד מחסן.זה עמוד השדרה רב עוצמה, כי כאשר משולב עם ניתוח מודרני, יכול להפוך חווה מפעילות תגובתית לתוך מפעל פעיל, מונחה דיוק. מנהלי Livestock להשיג חשיפה חסרת תקדים לבריאות, התנהגות וגנטיקה של כל חיה, בעוד מנהלי ציוד מכים גניבת זמן והפסדים.

(ב) [קרא]: [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]], [ה]]], [ה]]], [ה]]]ה'[ה']'[ה']'[ה]'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']''']'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''